玻璃纤维

（3）表面毡： 玻璃钢制品通常需要形成富树脂层，这一般用中碱玻璃表面毡来实现，赋予 玻璃钢耐化学性特别是耐酸性。同时因为毡薄、玻纤较细，可吸收大量树脂形成 富树脂层，遮住了增强材料的纹路，起到表面修饰作用。 （4）针刺毡 可分为短切纤维针刺毡和连续原丝针刺毡。 短切纤维针刺毡是将玻纤粗纱切成50mm，随机铺放在预先放置在传送带上 的底材上，然后用带倒钩的针进行针刺，针将短切纤维刺进底材中，而钩针又将 一些纤维向上带起形成三维结构。所用底材可以是玻纤或其他纤维的疏织物，这 种毡有绒毛感。主要用作隔声隔热材料、衬垫材料、过滤材料，也可用于玻璃钢 生产中，强度较低。 另一类是连续原丝针刺毡，是将连续玻璃原丝用抛丝装置随机抛在连续网带 上，经针板针刺，形成纤维相互勾结的三维结构的毡。这种毡主要用于玻璃纤维 增强热塑料可冲压片材的生产。
7.5.2玻璃纤维表面处理剂 1、定义：就是用以增加玻璃纤维与树脂界面之间粘结力的一种化学物 质。 2、作用： （1）增强纤维与树脂间的粘结，提高了玻璃钢的性能。 （2）防止水或其他介质的渗入，改善了树脂-纤维界面的状态。 （3）改善耐候性、耐介质腐蚀性等。 3、界面理论 界面理论认为，玻璃钢的性能除了决定于所选用的增强材料与合成树脂 的性能外，在很大程度上还决定于二者的界面结合情况。主要有偶联理 论、化学处理膜理论、物理吸附理论、表面浸润理论和摩擦理论等。 比较好的是偶联理论。这种理论认为，从化学结构看，处理剂分子中都 含有两类性质不同的基团，一部分基团能与玻璃纤维表面的Si-OH起化 学反应形成化学键，另一部分基团能与树脂起反应形成化学键，这样通 过偶联剂作用，树脂和纤维以化学键偶联起来，获得来良好的粘结。这 也是把处理剂称为偶联剂的原因。对聚酯玻璃钢一般选用含双键能与树 脂共聚的处理剂，对环氧或酚醛玻璃钢一般选含胺基、环氧基或-SH处 理剂。举例：用KH-550，即γ-胺基丙基三乙氧基硅烷作偶联剂，玻纤增 强环氧树脂。
复合材料学第三篇 复合材料的玻璃纤维的性能 7.4.1玻纤的物理性能 1、外观和密度 显微镜下观察，玻纤的横断面几乎都是完整的圆柱状，玻璃钢中常用5-20um 的纤维。而天然纤维、有机纤维表面都有很深的皱纹。 优点：圆柱状使纤维间空隙填充的较为密实，有利于玻纤含量的提高。 缺点：表面光滑，不利于纤维间的抱合，纤维和树脂间的粘结性较差。 密度：比有机纤维大，比一般金属小，和铝差不多，2.4-2.7g/cm3。 2、玻纤的力学性能 玻纤主要用作树脂的增强材料，所以力学性能很重要，主要指纤维的拉伸强度、 弹性和耐磨性、耐折性。 （1）拉伸强度 玻纤的强度相对于其它大多数纤维来说强度都高得多，是块状玻璃的几十 倍，最高可达4700MPa。 强度假说： ①微裂纹假说：玻璃的理论强度很高，可达2000-12000MPa。 ②“冻结”高温结构假说： 玻璃中的结晶、多晶转变及微观分层等较块状玻璃少的多，强度高。 ③分子取向假说、裂纹取向假说： 玻璃纤维分子产生定向排列或裂纹沿轴心排列，强度高。
C 往熔炉底部鼓气 国内外所有的玻璃纤维池窑上均采用鼓泡技术，只要鼓泡位置设计合理，工艺参 数选择正确，鼓泡效果是非常明显的。 a 净化好的(无水、无油、无尘)压缩空气(或氮气、氧气)经鼓泡管从窑底进入玻 璃液中，自卜而上地翻腾，产生鼓泡迫使玻璃液产生强制对流，起到很好的搅拌 作用，加强了玻璃液的热交换，使深层玻璃液温度提高，降低了玻璃液的垂直温 差，提高了玻璃液的热均匀性，有利于熔化和澄清。 b 鼓泡产生的大气泡上升过程中，也将玻璃内的小气泡吸收、排除，加速了澄 清。 ③拉丝 澄清和均化完成后，降温使玻璃熔融体系均匀一致地达到适合成型要求的粘度， 拉丝一般需要1200℃。
4、玻纤表面处理剂种类 有机铬、有机硅、钛酸酯。 有机硅结构通式：RnSiX4-n，式中R是有机集团，含有能够和树脂反应 的活性基团，如双键、环氧基团、氨基、-SH等。X是易水解的基团，水 解后能与玻璃作用。处理剂见表7-18。 7.5.3表面处理方法 主要有前处理法、后处理法和迁移法。 前处理法 实质就是将含有化学处理剂即表面处理剂的增强型浸润剂被覆在玻璃纤 维表面上，使纤维既满足拉丝、纺织工序的要求，又满足与树脂浸渍、 粘结的要求。 优点：省去了复杂的处理工艺和设备，避免热处理造成的强度损失。 不过，技术比较复杂，需进一步研究。
（5）缝合毡 短切玻璃纤维从长50mm到60cm长均可用缝编机将其缝合成短切纤维或连续纤 维毡，前者在很多用途上可代替传统的用粘结剂粘结的短切毡，，后者则在一定 程度上代替连续毡。 它们的共同优点是不含粘结剂，避免了生产过程中的环境污染，同时劲头性能好， 价格较低。 7.4.2玻璃纤维纱的规格及性能 1、分类：玻璃纤维纱可分为无捻纱和有捻纱两种。
纤维支数 = 纤维长度（通常用100m测量） 纤维质量（ 100m原纱的克质量数）
如40支纱，指质量为1g原纱长分别是40m。 （2）定长法：是目前国际上统一使用的方法。通称“TEX”，是指1000m长的原纱的 克质量数。 40TEX，指1000m原纱质量为40g。
3、规格举例： （1）有捻粗纱：EC8 36*2*3S100 无碱连续纤维，单丝公称直径为8um，原纱线(并股前)密度为36TEX， 2-初捻纱退解股数，3-并捻股数，S-右捻，100-1m纱加捻数100捻。 ②无捻粗纱：EC10 2400 无碱连续纤维，单丝公称直径10um，总的纱线密度2400TEX。如果无捻纱是由 40TEX的原丝共60股络制而成，也可表示为EC10 40*60。 ③短切原丝 EC10 75~6mm 它表明该短切原丝是由无碱（E）玻璃连续纤维（C）短切而成，原纱线密度 75TEX，短切后长度为6mm。 （2）无碱纱-6-80/8，无碱无捻纱-6-80/8 无碱连续纱，单丝直径6um，纱线密度（并股后）80TEX，8股纱线络制而成 （加捻方式未体现）；无碱连续纱，单丝直径6um，纱线密度80TEX，8股纱线 络制而成。
（1）淀粉浸润剂 主要成分及作用：①淀粉：淀粉为主要的成膜剂，费用低、成膜性好、易除去， ②动、植物油。一般选用氢化动、植物油，如氢化棉籽油、氢化牛油等。在配 方中主要起润滑和软化淀粉干性膜的作用。 ③阳离子型胺类化合物。常用的有硬脂酸四乙烯五胺。在配方中主要起浸润、润 滑和增加渗透性作用。 ④辅助剂。为增加附着力，往往加入明胶、水溶性环氧树脂等，此外还加入少来 能够杀菌剂，防止淀粉组分腐败、变质。 （2）石蜡乳剂 主要成分：石蜡、凡士林、机油（变压器油），起润滑作用；硬脂酸（十八烷 酸），与石蜡等组分一起使用，有助乳化作用；另外加平平加（商品名，主要成 分：聚氧乙烯脂肪酸醇），是一种非离子型表面活性剂，在配方中起乳化和润湿 作用。 处理后纤维具有良好的集束性、润滑性、成膜性和抗静电性。由于含有油剂，影 响与树脂的粘结，在作为增强材料使用前应进行表面处理。
2、增强型浸润剂：是专门为了生产增强用玻璃纤维位发展起来的。它 除了能满足纤维生产工艺要求外，还要满足纤维制品加工及纤维复合材 料成型过程中的多方面要求，更主要的是改善树脂对纤维的润湿性，提 高树脂与纤维的粘结力。 主要成分及作用： 成膜剂：有机聚合物，如水溶性聚酯、环氧化物等。它们能在加工过程 中保护纤维，并把单丝键合成纺丝股。 中间粘合剂（偶联剂）：是增强型浸润剂的特征成分，主要使用的是硅 烷偶联剂，如三乙氧基硅烷，提高了玻璃纤维增强聚合物的机械强度。 因为它们在玻璃纤维的表面含氧基团与聚合物基质之间形成了化学键。 润滑剂：如脂肪酸、石蜡、凡士林等，降低纤维的摩擦损伤，使其易加 工。 乳化剂：各种阳离子或非离子型表面活性剂。改善纤维的润湿性、浸透 性，有些能增加抗静电性。 增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，对树脂和纤维粘结的 影响不大，因此，在玻璃钢成型时可不必除去，直接使用。
（2）浸渍化学处理剂 经热处理后的玻纤织物表面清洁、干燥后，浸渍处理液，浓度一般为 0.5-1%。 （3）烘焙干燥 浸渍处理液后必须进行烘焙干燥，除去织物上的水分和处理剂水解产生 的小分子，同时使偶联剂与纤维表面及偶联剂之间相互缩合，形成聚硅 氧烷膜，100多度几分钟完成。 特点：处理的各道工序都需要专门的设备，初投资较大，玻纤强度损失 大，但处理效果稳定。 3、迁移法 该法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶同时 将处理剂施于纤维上，借处理剂从树脂至纤维表面的“迁移”作用而与 纤维表面发生作用，从而在固化过程中产生偶联作用，也称潜处理法。
坩埚由两部分组成：一是由耐火材料砌筑而成，用于熔化玻璃球的 埚身；另一部分是由耐高温、耐玻璃液侵蚀的铂铑合金漏板组成。 2、池窑漏板法拉丝 即熔窑配合拉丝机拉制成连续玻纤。 池窑法是将玻璃配合料直接投入窑内熔融、澄清、均化后，由漏板 漏孔流出，根据制品性能的要求，单丝被涂敷不同类型的浸润剂，单丝 集束或分槽集束后，被拉丝机卷绕成丝饼。
2、规格： 纤维规格涉及方面很多，如玻璃种类、纤维种类、单丝公称直径，纱线密度（纤 维密度），如果是有捻纱还要涉及退解股数、并捻股数、捻向和捻度。 几种常用玻璃种类：E-无碱；C-中碱；A-高碱；S-高强玻璃； 纤维种类：C-连续玻纤；D-定长玻纤；T-变形纱 纤维密度又称纤维支数，有两种表示方法： 定质量法：是用质量为1g的纤维的长度来表示，即
后处理法 凡是使用纺织型浸润剂原则上都 应采用此法，又称“普通处理 法”。 分为三步： （1）除去玻纤织物表面处理剂 有连续热处理、分批热处理和洗 涤法几种。
处理方法 高温热处理 中温热处理 分批热处理 洗涤法 处理方式和条件 连续处理500-650℃ 20～60s 连续处理350-450℃ 20～60s 间歇式 第一阶段 230℃10-20h 第二阶段 350℃60h 热水溶液或溶剂洗涤 处理后织 物外 观 白色 茶褐色 白色 白色 有机物残 留量 /% 0.1以下 0.2 0.1以下 0.3以下 强度保留率 /% 30-50 70 40-60 60-80
无捻纱：由原纱一直接并股、络纱而成。其了纤维平行排列，拉一伸强度很高，易被 树脂浸透。一般用增强型浸润剂作表面处理，多用于缠绕容器或管道，也可制成短纤维用于喷射 SMC成型中。 有捻纱：原纱经过退绕、加捻、并股络纱而成。一般用纺织型浸润剂作表面处理。多制绳、布、带等。 加捻可左捻（Z捻）或右捻（S捻），单位长度内纤维与纤维之间所加的转数为捻度， 以捻/m为单位。加捻可提高纤维抱合力，改善单纤维受力状况，有利于纺织工序进行。